Movimiento Armónico Simple: péndulo, energía y resonancia

Movimiento Periódico, Oscilatorio y Vibratorio

Se denomina movimiento periódico a aquel que se repite a intervalos regulares de tiempo, como el de un satélite o un muelle. Se define como movimiento oscilatorio aquel en el que un cuerpo se desplaza de un lado a otro de su posición de equilibrio de forma periódica, como un péndulo o un muelle. El movimiento vibratorio es un tipo de movimiento oscilatorio con trayectoria rectilínea.

Movimiento Armónico Simple (MAS)

Todos los movimientos armónicos tienen una fuerza restauradora que devuelve al cuerpo a su estado de equilibrio, y esta fuerza aumenta cuanto mayor es el desplazamiento. El Movimiento Armónico Simple (MAS) es el tipo de movimiento oscilatorio que presentan los cuerpos que se mueven por acción de una fuerza restauradora. Se llama oscilador armónico a una partícula que se mueve con un movimiento armónico simple.

Dinámica del Péndulo Simple

Denominamos péndulo simple a una masa puntual que pende de un hilo inextensible y sin peso. El periodo de un péndulo depende de su longitud y de la aceleración de la gravedad, pero no depende de la masa ni de la amplitud de la oscilación.

Energía en el Movimiento Armónico

La energía potencial en un punto situado a una distancia x de la posición de equilibrio es 1/2 kx². Denominamos energía mecánica a la suma de la energía cinética y la energía potencial. La energía cinética es 1/2 k(A²-x²). Si el cuerpo está sometido a fuerzas disipativas, como la de rozamiento, la energía no se conserva y la amplitud de las oscilaciones será cada vez menor hasta que se detenga. La energía solo tiene valores positivos cuando el desplazamiento y la velocidad están entre el máximo y el mínimo. La frecuencia de la onda de energía cinética o potencial es el doble de la frecuencia de la onda que representa la elongación. La onda de la velocidad está desplazada π/2 con respecto a la elongación.

Oscilaciones Forzadas y Resonancia

La frecuencia natural es aquella que poseen algunos cuerpos y cuya frecuencia depende de sus características particulares. Para obligar a que el rozamiento afecte, habría que aplicar una fuerza externa, convirtiéndolo en un oscilador forzado, produciendo el fenómeno de resonancia. La resonancia se produce cuando se somete a un sistema a una fuerza oscilante que tiene la misma frecuencia natural de oscilación del sistema.